JP2003295164A - 曲面表示用プラスチック液晶パネルおよびその製造方法 - Google Patents

曲面表示用プラスチック液晶パネルおよびその製造方法

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JP2003295164A
JP2003295164A JP2002096504A JP2002096504A JP2003295164A JP 2003295164 A JP2003295164 A JP 2003295164A JP 2002096504 A JP2002096504 A JP 2002096504A JP 2002096504 A JP2002096504 A JP 2002096504A JP 2003295164 A JP2003295164 A JP 2003295164A
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Takeshi Fujiyama
毅 藤山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 曲面化した時の気泡問題及び液晶溜りやギャ
ップ薄等の表示品位の不具合を抑制でき、湾曲したパネ
ルの信頼性を大幅に向上させる曲面表示用プラスチック
液晶パネルおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 液晶表示フラットパネルを外力により湾
曲させて固定し曲面表示させるにあたって、フラットパ
ネル製造時に適度に少ない量の液晶をセルに注入してお
く方法あるいは曲げた時に外側と内側の基板の距離が変
化しないように接着機能を有するギャップ制御材を光学
特性に左右しない透明電極配線の間であるスペース部に
配置する方法、上下プラスチック基板として厚みや材質
の異なるものを積極的に重ね合わせてパネル化すること
でセル自身の内容積が湾曲時に変化しづらくする方法等
を用いて、曲面化した時の気泡問題及び液晶溜りやギャ
ップ薄等の表示品位の不具合を抑制でき、湾曲したパネ
ルの信頼性を大幅に向上させることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯情報端末機や
携帯電話機等あるいは電子ペーパー等に用いられる曲面
表示用プラスチック液晶パネルおよびその製造方法に係
わり、特にプラスチック基板を用いた曲面表示用プラス
チック液晶パネルおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示パネルは、フラットパネルディ
スプレイとしてブラウン管、プラズマディスプレイと共
に数多くの商品化が進み、今後もますます大型化や高精
細化が進んでいくと思われる。一方携帯情報端末機、携
帯電話等の移動通信システムの分野で近年凄まじい勢い
で市場が広がっているのも周知のごとくである。
【0003】現在、液晶を用いた表示ディスプレイはそ
の多くがフラットパネルディスプレイとしての応用製品
であるが、近年、携帯端末の小型化およびウエアラブル
化及び意匠性の観点から、時計を初めとして体にフィッ
トとした曲面形状のものも提案されてきている。曲面表
示はそのようなニーズから生まれ、特にプラスチック液
晶の特長であるフレキシブル性に期待するところは大き
いと言われている。
【0004】潜在的に曲面に保持された基板を用いてパ
ネルを製造することは製造プロセス的に特別な治具や機
械等が多く必要になりコストが嵩み、現実的ではないの
に対し、曲面表示を達成させるために一旦フラットな状
態で製造したセルあるいはパネルを後工程で力学的に湾
曲化させ、固定することが可能なら製造方法として非常
にシンプルで、フレキシブルなプラスチック基板を用い
た液晶パネルとしての差別性を最大限に活かすことがで
きる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フラッ
トパネルを単純に所望の曲率に曲げるとパネルに常にか
かる応力によって様々な不具合が発生する。例えば、ギ
ャップの均一性が欠けると局部的な液晶溜まりやギャッ
プ薄等による表示斑が生じ、あるいは、パネル内に局所
的な応力を受けると気泡発生等の不具合が生じ易くな
る。また基板上の透明電極配線や上下導通接続、ACF
(異方性導電フィルム)実装接続の断線もそれらの一つ
である。プラスチック液晶による曲面表示はガラス液晶
との差別性を明確化させる目的で基本的な検討や提案は
行われているが、まだそれらの商品化は一部始まったば
かりである。
【0006】通常の液晶フラットパネルでの液晶注入量
は目的のセルギャップを達成させるため毛管現象による
吸引法により多量の液晶を一旦セル内に導入しギャップ
を決定するために液晶を後で追い出す方法がとられてい
る。この押出し量がその後工程の封止樹脂の量と基本的
にセルギャップを決定しているといえる。
【0007】一般的にSTNで使用されるギャップ材の
粒径は5μmから8μmまでのものが広く用いられてい
るが、実際のセルギャップは若干これらより小さい事が
知られている。この現象は、パネル基板やカラーフィル
ターへのギャップ材のめり込みやギャップ材自身の変形
によるものとギャップ材間におけるプラスチック基板の
内側への“しなり”によって生じるもので、液晶量がセ
ル容積より若干少ない負圧状態の時に生じる。
【0008】プラスチックSTN(Super Twi
sted Nematic)液晶パネル製造では、液晶
押出し量が、後のパネルの信頼性に大きく影響する。即
ち、液晶を追い出し過ぎると、基板は一旦しなるが、常
にもとの状態に戻ろうとする応力を感じてセル内の負圧
を誘発し、気泡発生の要因である液晶中の酸素溶解性を
誘導させたり、時には液晶が満たされない減圧空間(ブ
リーディング)を生じさせることになるし、また逆に追
い出しが不十分だとパネル内の一部に液晶が溜まり、ギ
ャップの均一性に欠けて表示斑や変色等の表示品質不良
につながる。
【0009】このフラットな形状で周辺がシール材によ
って上下接着されているプラスチック基板に挟持された
一般的な液晶セルに適当量の液晶を注入後封止し、湾曲
させると、外側の基板は引っ張り応力を、内側の基板は
圧縮応力を受ける。湾曲させて固定した液晶パネルは、
図3(A)、(B)に示すように両端部と中央部(特に
シール際)にセル内空間としてのギャップ変化が、次に
示すメカニズムにより生じる。
【0010】すなわち、両端部はセルギャップが広がろ
うとする。これは湾曲させる曲げの中立線より内側と外
側では同じ長さの基板が異なる曲率半径の円弧の長さに
なるように応力を受けるためであり、外側基板は基板の
厚みを減少させるような引っ張り応力を感じてギャップ
材間のしなりを解消させ緊張状態へと変化する。一方、
内側基板は圧縮応力を受けて基板自身が縮まることがで
きず、より内側(特にシール際は局所的に)にギャップ
材から離れる方向に弛みが生じる。
【0011】また、中央部については狭まろうとする。
半径方向については内側と外側の基板がギャップ材に押
さえ付けられるような応力を受けるためフラットなパネ
ル状態のギャップよりも結果的にサブミクロンオーダー
で若干狭くなるがギャップ材が存在しているため、実際
はそれ程大きくは変化できない。
【0012】両端部の広がりと中央部の狭まりの複合的
な結果としてセル容積はフラットな状態よりも大きくな
り液晶体積が同一なため内圧は減少する傾向にある。こ
のようにして、フラットパネル状態にて適当な液晶量を
注入し表示斑や色斑等がないパネルを達成できたとして
も、これをある曲率に湾曲させた場合、両端部には液晶
溜まりによる表示斑やACF実装接続不良、また減圧空
間の発生につづく気泡発生が起き、中央部分にはギャッ
プ薄による色観の変化や基板上の透明電極配線の密着性
不足による剥離断線等の不具合が生じることとなる。さ
らにこれらは曲率が大きくなる程顕著なものとなり、高
温や高温・高湿、及び低温状態など吸水や熱膨張により
セル容積と液晶体積比が変化しやすい条件下ではさらに
これらの変化は促進されることと予想される。
【0013】そこで本発明は、曲面化した時の気泡問題
及び液晶溜りやギャップ薄等の表示品位の不具合を抑制
でき、湾曲したパネルの信頼性を大幅に向上させる曲面
表示用プラスチック液晶パネルおよびその製造方法を提
供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の曲面表示用プラ
スチック液晶パネルおよびその製造方法においては、液
晶層を構成する液晶の体積は、液晶表示用フラットパネ
ルを平面状に配置したときの液晶セル容積よりも小さく
している。
【0015】この発明によれば、曲面化した時の気泡問
題及び液晶溜りやギャップ薄等の表示品位の不具合を抑
制でき、湾曲したパネルの信頼性を大幅に向上させる曲
面表示用プラスチック液晶パネルおよびその製造方法が
得られる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、一対の電極を備えた2枚の可撓性プラスチック基板
で挟持されている液晶層、この液晶層を画像情報に基づ
き駆動して光を変調する電界印加手段、光波の振動の方
向を制限する偏光板、位相差板、および表側に光を反射
する反射板を備え、湾曲させた状態で曲面表示させる曲
面表示用プラスチック液晶パネルにおいて、前記液晶層
を構成する液晶の体積を、前記液晶表示用フラットパネ
ルを平面状に配置したときの液晶セル容積よりも小さく
したことを特徴とする曲面表示用プラスチック液晶パネ
ルとしたものであり、曲げた方向のシール際に液晶溜り
や気泡が発生し表示品位に不具合が生じるのを抑制する
という作用を有する。なお、偏光板、位相差板および反
射板には、これらの機能を備えて積層されたもの、また
は貼着されて一体化されているものもある。
【0017】請求項2に記載の発明は、前記液晶の体積
は、前記液晶セル容積の0.7倍以上1.0倍未満であ
ることを特徴とする請求項1に記載の曲面表示用プラス
チック液晶パネルとしたものであり、液晶溜りや減圧空
間の発生によって誘発される気泡または、曲げ軸に垂直
な方向のシール際に生じるギャップ薄による色斑を抑制
するという作用を有する。ここで、上記範囲としたの
は、0.7倍未満では、液晶が少なくなり過ぎて気泡発
生の原因となることがあり、また、1.0倍以上にする
と、液晶溜りが発生するからである。
【0018】請求項3に記載の発明は、2枚の前記プラ
スチック基板の間であって、各前記プラスチック基板の
透明電極間のスペース部には、ギャップ制御材が配置さ
れ、このギャップ制御材の一部は、2枚の前記プラスチ
ック基板にそれぞれ接着されていることを特徴とする請
求項1または2に記載の曲面表示用プラスチック液晶パ
ネルとしたものであり、プラスチック基板上の透明電極
間のスペース部に位置させることで電気光学的な液晶の
動きに何ら悪影響を及ぼすことなく、曲げた時のセルギ
ャップ変化を小さくし、フラットな時のパネルの表示品
位と同等の表示品位を保つという作用を有する。
【0019】請求項4に記載の発明は、2枚の前記プラ
スチック基板は、その剛性がそれぞれ異なることを特徴
とする請求項1から3のいずれかの項に記載の曲面表示
用プラスチック液晶パネルとしたものであり、曲げるこ
とでプラスチック基板が受ける引っ張り応力に対する緊
張(外側)による変位が大きく、圧縮応力に対する弛み
(内側)等の変位が小さい組み合わせで、結果としてセ
ルギャップの変化が小さく、均一なセルギャップが湾曲
した時に達成されるような組み合わせを選択することで
表示品位及び信頼性を向上させるという作用を有する。
【0020】請求項5に記載の発明は、液晶表示フラッ
トパネル構成材である同材質の2枚のプラスチック基板
を凸方向に曲げたとき、外側のプラスチック基板の厚み
D1と、もう一方のプラスチック基板の厚みD2との関
係が、D1+20μm<D2であることを特徴とする請
求項1から4のいずれかの項に記載の曲面表示用プラス
チック液晶パネルとしたものであり、湾曲時の表示品位
及び信頼性を向上させることが可能となる。ここで、上
記範囲としたのは、その差が20μmより小さくなる
と、両プラスチック基板が、同心円状に配置されず、気
泡や液晶溜り発生の原因となるからである。
【0021】請求項6に記載の発明は、2枚の前記プラ
スチック基板の材質は、一方がポリカーボネートで、も
う一方がポリエーテルスルホンを主としてなることを特
徴とする請求項1から4のいずれかの項に記載の曲面表
示用プラスチック液晶パネルとしたものであり、湾曲時
の表示品位及び信頼性を向上させることが可能となる。
【0022】請求項7に記載の発明は、一対の電極を備
えた2枚の可撓性プラスチック基板で挟持されている液
晶層、該液晶層を画像情報に基づき駆動して光を変調す
る電界印加手段と光波の振動の方向を制限する偏光板、
位相差板、および表側に光を反射する反射板を備えた液
晶表示装置を組み立てたものを外力により湾曲させた状
態で固定し曲面表示させる液晶表示用フラットパネルを
製造する際に、予め液晶セル容積よりも小さい体積の液
晶を前記可撓性プラスチック基板の間に注入しておくこ
とを特徴とする曲面表示用プラスチック液晶パネルの製
造方法としたものであり、曲げた方向のシール際に液晶
溜りや気泡が発生し表示品位に不具合が生じるのを抑制
するという作用を有する。
【0023】請求項8に記載の発明は、一対の電極を備
えた2枚のプラスチック基板で挟持されている液晶セル
に注入する液晶量が常温・常圧でフラットなセル容積V
に対して0.7V以上かつ1.0V未満の範囲であるこ
とを特徴とする請求項7に記載の曲面表示用プラスチッ
ク液晶パネルの製造方法としたものであり、液晶溜りや
減圧空間の発生によって誘発される気泡または、曲げ軸
に垂直な方向のシール際に生じるギャップ薄による色斑
を抑制するという作用を有する。
【0024】以下、本発明の実施の形態について図面を
用いて説明する。
【0025】(実施の形態)図1(A)は本発明の実施
の形態における曲面表示用プラスチック液晶パネルの構
造を示す断面図、(B)は同曲面表示用プラスチック液
晶パネルの湾曲時の断面図である。
【0026】図1において、液晶パネルは、一対の透明
電極を備えた2枚のプラスチック基板11b,11cに
よって液晶11aを挟持した液晶セル11、この液晶セ
ル11の内部にはギャップ制御を目的に散布された球状
のギャップ材11dがある面密度で任意に存在するとと
もに、フォトリソ工程によって別途設けられたアルカリ
水溶液可溶型ネガ型光反応性樹脂によって基板上の透明
電極配線間の一部にギャップ材と同じ高さに形成された
隔壁11eが存在し上下基板に接着している。
【0027】ギャップ材の一部は、両プラスチック基板
11b,11cに接着されている。
【0028】2枚のプラスチック基板は、同材質からな
り、凸側に曲げられるプラスチック基板11bの厚みD
1と、もう一方のプラスチック基板11cの厚みD2と
の関係が、D1+20μm<D2となり、剛性がそれぞ
れ異なっている。
【0029】ここで、剛性とは、ヤング率と基板の厚み
の3乗とを乗じて求められる物性値をいう。
【0030】図1(A)は、液晶セル11の上下にそれ
ぞれ粘着材14を介して設けられた偏光・位相差板12
および(半透過)反射板13からなる液晶表示部として
のフラットな状態における液晶表示パネル1である。偏
光・位相差板12は、偏光板と位相差板を一体的に貼着
したものである。また、液晶表示パネル1は、この液晶
層を画像情報に基づき駆動して光を変調する図示しない
電界印加手段を有している。
【0031】また、図1(B)は、偏光板側を凸にして
湾曲させた時の液晶表示パネル2である。2枚のプラス
チック基板11bと11cは厚みを異なるものを選択す
ることにより湾曲時のギャップ変化を抑制している。
【0032】なお、2枚のプラスチック基板の材質の主
体を、一方をポリカーボネート、他方をポリエーテルス
ルホンとすることも可能である。剛性の高いポリカーボ
ネートを外側に配置し、剛性の低いポリエーテルスルホ
ンを内側に配置することによって、湾曲時のギャップ変
化が確実に抑制される。
【0033】次いで、液晶表示パネル1の製造方法につ
いて説明する。
【0034】液晶表示パネル1は、基本的にはガラス液
晶パネルで行われている手法とほぼ同じ手法で製造され
ている。すなわちガラス液晶パネルの液晶注入法として
は、真空注入法が一般的である。
【0035】真空注入法とは、図2(A)〜(G)に示
す通り、(Step1)(B)に示すように、対向する
2枚のプラスチック基板11b,11cを、注入口3を
残してシール樹脂4にて貼り合わせ空セル5を製造す
る。貼り合せる基板の内面側には通常ITO(Indi
um Tin Oxide:インジウムスズ酸化物)透
明電極パタン、配向膜が設けられ、配向処理が行われ、
片側の基板には液晶が入る細隙を形成するため球状のギ
ャップ材が均一に散布・固着されていることは言うまで
もない。
【0036】(Step2)(C)に示すように、空セ
ル5を真空槽6に入れ、真空引きバルブ8を開き、2枚
の基板間の細隙7の空気を除去し内部を真空にする。
【0037】(Step3)次いで、(D)に示すよう
に、注入口3を液晶溜め中の液晶9に接触させる。
【0038】(Step4)パネルおよび液晶をリーク
バルブ10を開けて大気圧に戻し、圧力差および毛管現
象を利用して真空の細隙7に液晶9を充填する。充填さ
れた液晶9の体積は、液晶セル容積(細隙7の容積)の
0.7倍以上1.0倍未満に設定されている。
【0039】(Step5)(E)に示すように、両基
板間に所定圧力P1を加えて、注入された液晶9を若干
押し出した後、注入口を紫外線硬化樹脂16にて塞ぐ。
【0040】(Step6)(F)に示すように、前記
両基板間の所定圧力P1を緩和してP2(但し、P2<
P1)にすることにより、再び細隙の圧力を低下させ、
紫外線硬化樹脂16を若干注入口に吸い込ませる。
【0041】(Step7)(G)に示すように、上記
吸い込まれた紫外線硬化樹脂16に紫外光15を照射し
て硬化させることにより注入工程を終了させる。
【0042】必要に応じて、上記パネルに偏光板や反射
板を貼り付けることにより液晶パネルが完成する。
【0043】
【実施例】ここで、図1に示す本実施形態におけるプラ
スチック基板11bと11cを用いた液晶パネルと、図
3に示す従来のフラットパネルを製造する条件や部材に
よって作製した液晶パネルおよびそれを同じ曲率で湾曲
させた時に比較した例について説明する。
【0044】図1と図3に示す両フラット液晶パネルを
曲率半径60Rの治具に粘着材にて固定し、初期状態で
の表示品位を確認すると共に、80℃、45℃/95%
RH、−30℃の雰囲気中にそれぞれそのままの状態に
て放置して、表示品位及び気泡発生の有無を確認する信
頼性試験を行った。図1の構造では湾曲時と信頼性試験
後に表示品位に全く変化がなかったが、図3に示す従来
例では液晶溜りおよびギャップ薄による色斑が発生し、
直径5mmの気泡の発生が確認された。
【0045】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、液晶表示
フラットパネルを外力により湾曲させて固定し曲面表示
させるにあたって、フラットパネル製造時に適度に少な
い量の液晶をセルに注入しておく方法あるいは曲げた時
に外側と内側の基板の距離(すなわちギャップ)が変化
しないように接着機能を有するギャップ制御材を光学特
性に左右しない透明電極配線の間であるスペース部に配
置する方法、上下プラスチック基板として厚みや材質
(ヤング率)の異なるものを積極的に重ね合わせてパネ
ル化することでセル自身の内容積が湾曲時に変化しづら
くする方法等を用いることにより、曲面化した時の気泡
問題及び液晶溜りやギャップ薄等の表示品位の不具合を
抑制でき、湾曲したパネルの信頼性を大幅に向上させる
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の実施の形態における曲面表示
用プラスチック液晶表示パネルの構造を示す断面図 (B)は同曲面表示用プラスチック液晶パネルの湾曲時
の断面図
【図2】(A)〜(G)は、同曲面表示用プラスチック
液晶パネルの製造手順を示す説明図
【図3】(A)は従来のプラスチック基板を用いた液晶
表示装置の構造を示す断面図 (B)は同液晶表示装置の湾曲時の断面図
【符号の説明】
1 フラットな状態における液晶表示パネル 2 湾曲させた状態における液晶表示パネル 3 注入口 4 シール樹脂 5 空セル 6 真空槽 7 細隙 8 真空引きバルブ 9 液晶 10 リークバルブ 11 液晶セル 11a 液晶 11b 透明電極を備えたプラスチック基板 11c 透明電極を備えたプラスチック基板 11d ギャップ材 11e 隔壁 12 偏光・位相差板 13 反射板 14 粘着材 15 紫外光 16 紫外線硬化樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02F 1/1339 500 G02F 1/1339 500 1/1341 1/1341 Fターム(参考) 2H089 KA13 LA16 NA15 NA25 NA35 NA58 QA16 RA10 TA01 TA14 TA15 TA17 2H090 JA15 JB03 JC04 KA08 LA02 LA03 LA06 LA09 LA20 2H091 FA08X FA11X FA14Z FD15 GA01 HA10 LA30

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の電極を備えた2枚の可撓性プラス
    チック基板で挟持されている液晶層、この液晶層を画像
    情報に基づき駆動して光を変調する電界印加手段、光波
    の振動の方向を制限する偏光板、位相差板、および表側
    に光を反射する反射板を備え、湾曲させた状態で曲面表
    示させる曲面表示用プラスチック液晶パネルにおいて、
    前記液晶層を構成する液晶の体積を、前記液晶表示用フ
    ラットパネルを平面状に配置したときの液晶セル容積よ
    りも小さくしたことを特徴とする曲面表示用プラスチッ
    ク液晶パネル。
  2. 【請求項2】 前記液晶の体積は、前記液晶セル容積の
    0.7倍以上1.0倍未満であることを特徴とする請求
    項1に記載の曲面表示用プラスチック液晶パネル。
  3. 【請求項3】 2枚の前記プラスチック基板の間であっ
    て、各前記プラスチック基板の透明電極間のスペース部
    には、ギャップ制御材が配置され、このギャップ制御材
    の一部は、2枚の前記プラスチック基板にそれぞれ接着
    されていることを特徴とする請求項1または2に記載の
    曲面表示用プラスチック液晶パネル。
  4. 【請求項4】 2枚の前記プラスチック基板は、その剛
    性がそれぞれ異なることを特徴とする請求項1から3の
    いずれかの項に記載の曲面表示用プラスチック液晶パネ
    ル。
  5. 【請求項5】 液晶表示フラットパネル構成材である同
    材質の2枚のプラスチック基板を凸方向に曲げたとき、
    外側のプラスチック基板の厚みD1と、もう一方のプラ
    スチック基板の厚みD2との関係が、D1+20μm<
    D2であることを特徴とする請求項1から4のいずれか
    の項に記載の曲面表示用プラスチック液晶パネル。
  6. 【請求項6】 2枚の前記プラスチック基板の材質は、
    一方がポリカーボネートで、もう一方がポリエーテルス
    ルホンを主としてなることを特徴とする請求項1から4
    のいずれかの項に記載の曲面表示用プラスチック液晶パ
    ネル。
  7. 【請求項7】 一対の電極を備えた2枚の可撓性プラス
    チック基板で挟持されている液晶層、該液晶層を画像情
    報に基づき駆動して光を変調する電界印加手段と光波の
    振動の方向を制限する偏光板、位相差板、および表側に
    光を反射する反射板を備えた液晶表示装置を組み立てた
    ものを外力により湾曲させた状態で固定し曲面表示させ
    る液晶表示用フラットパネルを製造する際に、予め液晶
    セル容積よりも少ない量の液晶を前記可撓性プラスチッ
    ク基板の間に注入しておくことを特徴とする曲面表示用
    プラスチック液晶パネルの製造方法。
  8. 【請求項8】 一対の電極を備えた2枚のプラスチック
    基板で挟持されている液晶セルに注入する液晶量が常温
    ・常圧でフラットなセル容積Vに対して0.7V以上か
    つ1.0V未満の範囲であることを特徴とする請求項7
    に記載の曲面表示用プラスチック液晶パネルの製造方
    法。
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